【正文】 另外還要感謝整個金材專業(yè)的胡建文老師、馬靜老師、孫世清老師、劉宗茂老師這四年來在思想上、生活上、學習上對我的幫助。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 22 頁 共 24 頁 致 謝 在 zzzz 四年的大學學習生活即將結(jié)束。由此可以得出：經(jīng)過三次封孔的薄膜與圖層的結(jié)合力較經(jīng)過一次封孔的薄膜的結(jié)合力更強。 為了更加清楚的對腐蝕結(jié)果進行對比，本文用圖 表示腐蝕過程中的質(zhì)量變化。 孔隙率 測定結(jié)果與分析 Al2O3TiO2 熱噴涂涂層孔隙率通過試紙表面的藍點數(shù)量進行評價， 封孔處理前后的結(jié)果如圖 所示。、 40176。s 1]，滴畢，繼續(xù)攪拌 1 h 得均勻透明的淡黃色 TiO2 溶膠。結(jié)果，當氧化硅與氧化鈦的體積比過小 時，溶膠顏色變渾濁 ，成分不均勻。實驗表明 ：乙酸與氧化鈦的最優(yōu)體積比為V[ CH3COOH]： V[ Ti(OC4H9)4] = ： 1。 因此滴加溶液應(yīng)選擇緩慢滴入原液中。 c) 藍點試驗的基本原理為；若表面涂層不完善或有鐵離子污染，就會有鐵游離子存在，然后就可發(fā)生如下反應(yīng)： 2Fe+K3[Fe(CN6)]=KFe[Fe(CN6)]深藍色 +2K 耐蝕性能測定 表面涂覆 SiO2 封 孔劑 、 TiO2 封孔劑、 SiO2TiO2 封孔劑的試樣和 Al2O3TiO2 涂層基體的腐蝕浸泡實驗步驟如下： a) 配制 10%的 NaCl溶液作為此次失重實驗的腐蝕介質(zhì)，倒入燒杯中。 結(jié)合力測定 測試 SiO2 溶膠、 TiO2 溶膠封孔薄膜和 SiO2TiO2 溶膠 復(fù)合封孔薄膜在基體表面的附著能力，其測試步驟如下： a) 去離子水沖洗表面涂覆有溶膠封孔薄膜的試樣數(shù)次。 涂層封孔 涂層封孔過程采用浸漬法，在室溫條件下進行。試驗過程中所用的化學試劑如表 21所示。目前這種涂層主要應(yīng)用于不銹鋼基體上，研究表明用該種方法制備的防護涂層對基體有很好的 保護作用。 1)溶膠 凝膠 法 可用于制膜，可制備 TiO2薄膜光催化劑、膜修飾電極、玻璃表面反射和防反射膜。所用的催化劑不同，催化機理就不同，所以水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)也可能不同，因此粘度的變化速率也會不同。 3)干燥箱，對熱處理溫度不是太高的涂層來說，可用干燥箱來進行熱處理。 干燥，目前研究較 多且效果較好的干燥方式主要有兩種： 1)控制干燥，即在溶膠制備過程中，加入控制干燥的化學添加劑，如甲酞胺、草酸等； 2)超臨界干燥，即將濕凝膠中的有機溶劑和水加熱加壓到超過臨界壓力、臨界溫度則系統(tǒng)中的液氣界面將消失，從而從根本上消除導(dǎo)致凝膠開裂應(yīng)力的產(chǎn)生。圖 。而 Al2O3 陶瓷涂層中的 TiO2，激光處理時生成 TiAl2O5，此相導(dǎo)致熔化層產(chǎn)生巨大的不對稱應(yīng)力使之易出現(xiàn)裂紋，但其能提高涂層的致密度和耐磨性 [18]。研究了封孔效果及封孔處理對 Cf/SiC 復(fù)合材料短時間抗氧化性能的影響。 南京河海大學材料科學與工程學院采用環(huán)氧樹脂和有機硅透明樹脂劑兩種封孔劑對等離子噴涂 Cr2O38TiO2 涂層進行封孔試驗，對環(huán)氧樹脂采用常規(guī)和真空兩種封孔工藝。 C Batista 等 [11]用 CO2 或 Nd∶ YAG 激光器對 氧化鋯涂層進行激光熔覆，并將熔覆前后的涂層進行對比，發(fā)現(xiàn)熔覆后的涂層更加致密，抗氧化性能、耐熱腐蝕性能明顯提高。以水玻璃為基料、添加 Si02納米顆粒和云母粉的無機封孔劑， Sugehis Liscano 等 [4]分別以苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂為封孔劑，對熱噴涂涂層進行封孔。其噴涂溫度、熔滴對基體表面沖擊速度及形成涂層的材料性能構(gòu)成了噴涂技術(shù)的核心。通過 X射線衍射 (XRD)、 結(jié)合力測試、 孔隙率測試 和 腐蝕實驗 對不同涂層薄膜進行測試分析。結(jié)果表明，經(jīng)封孔處理后的涂層致密光滑， 耐蝕性提高， 基本無缺陷。熱噴涂涂層的形成過程決定了它的結(jié)構(gòu)，它是由微小顆粒相互交錯堆疊而成的層狀組織結(jié)構(gòu)，因此它的一個突出的缺點是涂層的多孔性，有 些孔隙甚至從涂層表面一直延續(xù)到保護基體的表面。結(jié)果得出，環(huán)氧樹脂及苯酚樹脂可明顯降低涂層孔隙率。 Z Liu[12]采用 CO2 或 Nd∶ YAG 激光器對等離子噴涂氧化鋯涂層進行封孔處理，可以得到光滑致密的涂層，且提高了涂層的機械性能。用電化學和鹽霧腐蝕試驗比較了封孔和未封孔涂層的耐腐蝕性能，用掃描電鏡 (SEM)光學顯微鏡 (OM)觀察了腐蝕前后涂層的截面形貌。結(jié)果表明 ，聚硅氧烷能夠有效封填材料中微孔，提高 Cf/SiC 復(fù)合材料的致密度，同時明顯提高 Cf/SiC 復(fù)合材料的短時間抗氧化性能。 目前，用于等離子噴涂層的封孔處理方法很多，常用的封孔處理方法如表 11 所示[19]。 圖 溶膠 凝膠涂層制備的過程 涂層涂覆方法 利用膠體化學原理使 基體在溶液中通過沉積氧化物形成涂層。 熱處理，為了消除干凝膠中的氣孔，使其致密化，并使制品的相組成和顯微結(jié)構(gòu)能滿足產(chǎn)品的性能要求。 溶膠一凝膠過程受到各種因素的影響 a) PH值： PH值對水解和縮聚兩過程影響各不相同，但對整個溶膠 凝膠過程而言，氧化鈦溶膠最佳 PH值大約為 2～ 3，氧化硅溶膠的最佳 PH值大約為 ～ 。 溶膠 凝膠法制備防護涂層的研究現(xiàn)狀 因為溶膠 凝膠 的 制備工藝簡單，溶膠 凝膠的物理化學性質(zhì)如孔徑、密度、粘度、成型形狀、比表面積、化學組成、親水性、導(dǎo)電性和機械強度等易于控制，使其應(yīng)用也 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 7 頁 共 24 頁 越來越廣泛。它還被認為是制備氧化鋁膜的最有 效的方法 。在制備耐腐蝕防護涂層應(yīng)用方面，由于其容易與金屬基體因熱膨脹系數(shù)不匹配而發(fā)生剝落、開裂等缺點而受到限制。 表 21 主要化學試劑一覽表 原料 分子式 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 鈦酸四丁酯 [Ti(OBu)4] Ti(OC4H9)4 AR 天津市大茂化學試劑 有限公司 正硅酸乙酯 (TEOS) C8H20O4Si AR 天津永大化學試劑 有限公司 無水乙醇 (EtOH) CH3CH2OH AR 天津市富宇精細化工有限公司 冰乙酸 CH3COOH AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 鹽酸 HCL AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 去離子水 H2O AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 硝酸 HNO3 AR 石家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 丙酮 CH3COCH3 AR 石 家莊市華迪化工工貿(mào)有限公司 鐵氰化鉀 K3[Fe(CN)6] AR 天津永大化學試劑 有限公司 實驗儀器 1012 型電熱鼓風干燥箱 本儀器是一種溫度恒定，一般用于烘干實驗儀器、試驗原料或?qū)悠愤M行預(yù)處理的實驗室常用設(shè)備，其主要參數(shù)如下： 電源電壓： 220V ， 50Hz 相數(shù) (N)：單 工作溫度范圍 (℃ )： 0~300 恒溫波動度 (℃ )： 177。用不銹鋼鑷子將基體試樣平穩(wěn)垂直放入溶膠中浸漬 1min，使溶膠與基體表面充分接觸，再用不銹鋼鑷子 夾住試樣的邊緣，慢慢將基體提拉出液面，速度 ≤20mm/min，盡量保持手的平穩(wěn)。 b) 再將用去離子水沖洗過的試樣放入丙酮中漂洗數(shù)分鐘取出使其在室溫下干燥。 b) 將 Al2O3TiO2 涂層 基體和涂覆有 SiO2 封孔劑 、 TiO2 封孔劑、 SiO2TiO2 封孔劑 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 14 頁 共 24 頁 的試樣分別用無水乙醇擦洗，再放入丙酮中用超聲波清洗器超聲清洗 5 分鐘，取出后再室溫下自然干燥。 乙醇的影響 加入乙醇量的多少對凝膠時間有較大影響。 去離子 水的影響 去離子 水的加入量對鈦酸丁酯 和硅酸乙酯 的水解有很大的影響。當氧化硅與氧化鈦的體積比過大時，則封孔效果與氧化硅 溶膠相似。 b) SiO2 溶膠的制備：將正硅酸乙酯 (TEOS)10 mL 和無水乙醇 (EtOH)55 mL 混合攪拌， 5min 后將 去離子水 2 mL+1% 的鹽酸 mL 的混溶液緩慢加入，在室溫下充分攪拌 1 小時后密封靜止，陳化 5 小時后即可用于涂層封孔。和 60176。從圖中可明顯地觀察到 ， 封孔 前試紙上的藍色斑點很多，且斑點較大，如圖 (a)所示；涂層經(jīng)過 SiO2 溶膠 、 TiO2 溶膠和 SiO2TiO2 溶膠封孔 一層過后， 藍色斑 基本消失 ，如圖 (b)所示 ； 涂層經(jīng)過 SiO2 溶膠 、 TiO2 溶膠和 SiO2TiO2 溶膠封孔 三層過后，濾紙上看不到任何藍點 ，如圖 (c)所示。由圖可得，封孔后的涂層耐蝕性基本都有所增加 ，但是同一種溶膠封孔一層的單位面積質(zhì)量增重比封孔三層的單位面積質(zhì)量增重多，這是因為封孔一層的涂層的孔隙率較多，而離子就是是從涂層表面的空隙和缺陷中進入基體表面的，所以封孔一層的單位面積質(zhì)量增重較多。這與上文中 涂 層結(jié)合力測試的結(jié)果也吻合。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。同時 ，感謝實驗室的刁美艷老師、王忠民老師、秦森老師、史玉 芬老師在整個實驗過程中為我們解決器材和藥品問題。在各位老師的教導(dǎo)和關(guān)懷下，我順利地完成了實驗內(nèi)容以及學士論文，至此論文完成之際表示最深的感謝。 e) 腐蝕試驗得得出： 封孔 涂層對基體起到了很好的耐蝕防護性能 ，而 進行三次 封孔 處理 后的涂層的耐蝕性能比 一次 封孔 涂層的耐蝕性較好。這是因為在 NaCl 離子溶液中 ， 離子由孔隙 進入 基體表面 并發(fā)生腐蝕，降低了薄膜與基體的結(jié)合力 。這說明 NaCl 離子溶液進入到涂層的孔隙中，影響 了腐蝕的結(jié)果 。而 SiO2 溶膠薄膜、 TiO2溶膠 薄膜 與 SiO2TiO2 溶膠薄膜的結(jié)合力并未表現(xiàn)出明顯的差別。在 2θ 為 26176。在反應(yīng)瓶中加入無水乙醇 40 mL，于 25℃ 左右劇烈攪拌下依次滴加 [Ti (OBu )4]10 mL ( 29mmol)，冰乙酸 2 mL，滴畢，繼續(xù)攪拌 15 min～ 20min 得均勻透明的淡黃色溶液；劇烈攪 拌下滴加 HNO3 乙醇溶液 [HNO3 mL +無水乙醇 10 mL +H2O 1 mL， (1～ 2) D 氧化硅 氧化鈦溶膠混合體積比的影響 配制氧化硅 氧化鈦復(fù)合溶膠的實驗過程中，分別用 不同比例的體積比進行混合攪拌。 乙酸加入量過多，雖然可以得到更穩(wěn)定的溶膠，但也會因為引入過多的碳，在煅燒時容易形成積碳 ；但加入量過少 ， 催化 作用不明顯。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 15 頁 共 24 頁 3 試驗結(jié)果與分析 實驗條件的選擇 滴加方式的影響 實驗過程中 發(fā)現(xiàn)，若將滴加溶液緩慢滴入原液中，則反應(yīng)較為平緩，可在一定程度上控制水解速度 .若把滴加溶液一次倒入原液中，鈦酸丁酯和硅酸乙酯的水解速度過快，水解產(chǎn)生的聚合物 來不及溶于乙醇而直接發(fā)生縮聚反應(yīng)，反應(yīng)生成的聚合物經(jīng)碰撞交聯(lián)而形成沉聚物，有大量的塊狀沉淀生成，得不到穩(wěn)定溶膠。試驗后該將試驗液體沖洗干